吳邦富 董緒燕 鄧乾春 從仁懷 魏芳 陳洪 呂昕 臧茜茜 黃鳳洪

摘 要：目的：肉豆蔻精油因刺激性氣味及易揮發(fā)的特點(diǎn)限制了其在食品中的應(yīng)用，為提高肉豆蔻精油的適用性，利用噴霧干燥技術(shù)制備肉豆蔻精油微膠囊。方法：以辛烯基琥珀酸淀粉酯/麥芽糊精（OSA/MD）為復(fù)合壁材制備微膠囊，采用氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）法測定了包埋前后肉豆蔻精油的成分組成及相對含量，并對微膠囊穩(wěn)定性進(jìn)行考察。結(jié)果：制備的肉豆蔻精油微膠囊包埋率和保留率分別達(dá)到99.28%和88.15%，且40℃時保持穩(wěn)定。結(jié)論：以辛烯基琥珀酸淀粉酯/麥芽糊精（OSA/MD）為復(fù)合壁材，利用噴霧干燥技術(shù)制備肉豆蔻精油微膠囊包埋效果好，且穩(wěn)定性得到明顯提高。

關(guān)鍵詞：肉豆蔻精油;氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用;微膠囊;儲藏穩(wěn)定性

肉豆蔻作為一種藥食兩用的植物，在中醫(yī)中具有歸脾胃，溫中行氣，澀腸止瀉等功效，主要用于脾胃虛寒、久瀉不止、脘腹脹痛，食少嘔吐等癥[1]。同時，從肉豆蔻中提取的精油還是一種國際上應(yīng)用廣泛的天然香料，被我國《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2760—2014）收錄作為允許使用的食品用天然香料，廣泛應(yīng)用于各種烘焙食品、糖果、布丁、肉類、香腸、調(diào)料以及飲料等食品加工中[2]。另外，肉豆蔻精油具有良好的抑菌效果，可以作為高效、安全的天然食品防腐保鮮劑使用，應(yīng)用前景廣泛[3]。但肉豆蔻及其精油具有刺激性氣味，穩(wěn)定性和水溶性差，在制劑中易揮發(fā)，性質(zhì)不穩(wěn)定，遇光、熱易氧化分解，從而嚴(yán)重影響了肉豆蔻的功效[4]。目前對于肉豆蔻精油包埋技術(shù)的研究主要使用β-環(huán)糊精分子包合法[5-7]，楊紅艷等[8]對飽和水溶液法、研磨法、超聲法3種β-環(huán)糊精包合方法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)使用飽和水溶液法效果最好。這種方法雖然制備條件溫和，工序簡單，精油在制備過程中比較穩(wěn)定，但依然存在精油載荷率偏低、包封效率不高的問題，且不利于工業(yè)化生產(chǎn)。本文采用乳化、噴霧干燥法制備出肉豆蔻精油微膠囊，并對其熱穩(wěn)定性進(jìn)行考察，提高了肉豆蔻揮發(fā)油的利用率和穩(wěn)定性，為肉豆蔻精油的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

肉豆蔻精油，江西安邦藥業(yè)有限公司;辛烯基琥珀酸淀粉酯，宜瑞安（國民淀粉）食品配料有限公司;麥芽糊精，DE值5-20，山東西王糖業(yè)有限公司;α-松油醇標(biāo)準(zhǔn)品（質(zhì)量純度≥98.5%），Sigma-Aldrich公司;正己烷（色譜純），Thermo Fisher公司;實(shí)驗(yàn)用水為Merk Milli-Q超純水。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

7890A-5795C氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司;7890A氣相色譜儀，美國Agilent公司;MTV-100多管漩渦混合儀，杭州奧盛儀器有限公司;IKA T25高速剪切機(jī)，德國IKA公司;Nano DeBee微射流高壓均質(zhì)機(jī)，美國Nano DeBee公司;YC-1800噴霧干燥機(jī)，上海雅程儀器設(shè)備有限公司;ZRD-7080鼓風(fēng)干燥箱，上海智誠分析儀器制造有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 肉豆蔻精油成分分析

（1）試樣制備：稱取肉豆蔻精油樣品100mg于離心管中，加入10mL正己烷，振蕩溶解均勻，用0.22μm聚氟乙烯濾膜過濾后，取500μL于進(jìn)樣瓶中進(jìn)行氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀分析。（2）色譜條件：色譜柱：HP-5MS 5% phenyl Methyl siloxane彈性石英毛細(xì)管柱（250μm×30m，0.25μm）;進(jìn)樣口溫度260℃;程序升溫40℃保持1min，然后以5℃/min升溫到220℃，保持1min;載氣為高純氦氣，流量1.0μL/min;進(jìn)樣量1μL;分流比為80∶1;質(zhì)譜∶電子轟擊（EI）電離源，70eV;離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃;質(zhì)量掃描范圍m/z 50～450。（3）數(shù)據(jù)檢索：檢索譜庫為NIST譜庫，采用面積歸一化的方法測定鑒定物質(zhì)的峰面積，并以鑒定物質(zhì)的峰面積計算相對含量。

1.3.2 肉豆蔻精油α-松油醇含量分析

（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液配制：精密稱取α-松油醇標(biāo)準(zhǔn)品100mg，用正己烷溶解并定容至10mL棕色容量瓶中，得到10mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液。再將其依次稀釋，最終得到10、5、2、1、0.5、0.1mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。（2）測定：取適量α-松油醇標(biāo)準(zhǔn)液或待測液經(jīng)0.22μm濾膜過濾后，取500μL進(jìn)氣相色譜儀測定。（3）色譜條件：色譜柱：Agilent HP-55% Phenyl Methyl Silox彈性石英毛細(xì)管柱（250μm×30m，0.25μm）;其他條件與 1.3.1中氣相色譜條件一致。

1.3.3 肉豆蔻精油微膠囊的制備 稱取32g辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于蒸餾水中，近沸水預(yù)糊化10min，冷卻至室溫，磁力攪拌下加入21g麥芽糊精。充分溶解后加入16g肉豆蔻精油，再加入蒸餾水使體積達(dá)到100mL。溶液恒溫后10 000r/min高速剪切1min，在40MPa條件下均質(zhì)2個循環(huán)，得到穩(wěn)定乳液，進(jìn)行噴霧干燥，噴霧干燥條件為：進(jìn)風(fēng)溫度110℃、進(jìn)料蠕動泵轉(zhuǎn)速18r/min、噴霧壓力0.3MPa。干燥好的粉末樣品用密封袋裝好，置于4℃冰箱中低溫保藏。

1.3.4 微膠囊包埋率和保留率的測定 本試驗(yàn)以α-松油醇含量來評價精油微膠囊的包埋率和保留率。（1）總精油中α-松油醇含量：稱取0.5g粉末，加入2.5mL超純水，渦旋5min，使壁材溶解，包埋精油溶出，再加入2.5mL正己烷，渦旋5min萃取總精油，4 000r/min離心，取上清，過膜后上氣相分析，利用α-松油醇標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計算含量。（2）表面精油α-松油醇含量：稱取0.5g粉末，加入2.5mL正己烷，渦旋5min，萃取表面精油靜置分層后取上清，過膜后上氣相分析，利用α-松油醇標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計算含量。（3）加標(biāo)回收試驗(yàn)：微膠囊粉末0.5g，往其中加入20mg的α-松油醇內(nèi)標(biāo)物，分別測定加標(biāo)和不加標(biāo)的粉末中目標(biāo)物的含量，重復(fù)3次。按式（1）、（2）計算精油微膠囊包埋率和保留率。

包埋率（%）=總精油α-松油醇含量-表面精油α-松油醇含量總精油α-松油醇含量×100（1）

保留率（%）=樣品中實(shí)際α-松油醇含量樣品中理論α-松油醇含量×100（2）

1.3.5 儲藏穩(wěn)定性 取潔凈鋁制小盒，置于105℃烘箱中，斜蓋支于盒邊，加熱1h，取出放在干燥器內(nèi)，冷卻0.5h，稱量，重復(fù)干燥至前后質(zhì)量差不超過2mg，即為恒重。精確稱取5.000g肉豆蔻精油（或微膠囊粉末2.000g）放入鋁制小盒中，置40℃干燥箱中，瓶蓋斜支于盒邊，每隔2h將小盒蓋好取出，放入干燥器內(nèi)冷卻至恒重，分析精油成分和α-松油醇含量變化，每組3個平行。樣品在烘箱中隨加熱時間剩余質(zhì)量百分率按照式（3）計算。

剩余質(zhì)量百分率（%）=不同加熱時間樣品質(zhì)量初始樣品質(zhì)量×100（3）

2 結(jié)果與分析

2.1 肉豆蔻精油成分分析

由表1可知，GC-MS共鑒定出肉豆蔻精油中14種化合物，占總峰面積的91.54%，其中主要成分為單萜烯類和酚醇類物質(zhì)，如α-蒎烯（35.48%）、3-烯丙基-6-甲氧基苯酚（18.28%）、α-松油醇（12.84%）等，達(dá)到了揮發(fā)油總量的66.6%。

2.2 肉豆蔻精油微膠囊的包埋率和保留率

2.2.1 α-松油醇線性關(guān)系 以α-松油醇標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，樣品峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖1）。α-松油醇標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程：Y=2 185X-325.9，R2=0.999。α-松油醇標(biāo)準(zhǔn)品溶液在0～10mg/mL內(nèi)線性關(guān)系良好。同時，加標(biāo)回收率為109.16%，RSD=0.52%（n=3），回收率良好。

2.2.2 微膠囊中α-松油醇含量及包埋率和保留率 精油微膠囊的包埋率和保留率是評定精油微膠囊產(chǎn)品包埋效果的重要指標(biāo)。精油微膠囊產(chǎn)品的包埋率高則裸露于微膠囊表面的精油就少，微膠囊化效率高。精油微膠囊產(chǎn)品的保留率越高，則芯材精油在制備過程中損失就越少，產(chǎn)品中的精油包埋量就越高。肉豆蔻精油經(jīng)過乳化、噴霧干燥之后得到的微膠囊顆粒細(xì)膩，水分低，分散性良好。從表2可以看出，包埋后的精油微膠囊包埋率達(dá)到了99%以上，說明包埋效果非常好。而總的α-松油醇含量也達(dá)到了理論含量的88.15%，說明大部分的精油在包埋過程中都被完好地保留了下來。部分精油則可能是由于在整個乳化及加熱過程中不可避免的因機(jī)械攪拌作用或加熱而揮發(fā)，從而造成精油的損失。

2.2.2 微膠囊中α-松油醇含量及包埋率和保留率 精油微膠囊的包埋率和保留率是評定精油微膠囊產(chǎn)品包埋效果的重要指標(biāo)。精油微膠囊產(chǎn)品的包埋率高則裸露于微膠囊表面的精油就少，微膠囊化效率高。精油微膠囊產(chǎn)品的保留率越高，則芯材精油在制備過程中損失就越少，產(chǎn)品中的精油包埋量就越高。肉豆蔻精油經(jīng)過乳化、噴霧干燥之后得到的微膠囊顆粒細(xì)膩，水分低，分散性良好。從表2可以看出，包埋后的精油微膠囊包埋率達(dá)到了99%以上，說明包埋效果非常好。而總的α-松油醇含量也達(dá)到了理論含量的88.15%，說明大部分的精油在包埋過程中都被完好地保留了下來。部分精油則可能是由于在整個乳化及加熱過程中不可避免的因機(jī)械攪拌作用或加熱而揮發(fā)，從而造成精油的損失。

2.3 肉豆蔻精油微膠囊的熱穩(wěn)定性

2.3.1 肉豆蔻精油及其微膠囊的熱穩(wěn)定性 肉豆蔻精油及其微膠囊在40℃烘箱中連續(xù)放置12h，精油質(zhì)量逐漸減少，最后剩下粘度極大的黃色硬膜，而微膠囊粉末未見明顯變化。從圖3可以看出，在剛開始的2h內(nèi)，精油迅速揮發(fā)，剩余質(zhì)量降至55.70%，其后速率緩慢。而包埋后的肉豆蔻精油質(zhì)量在12h連續(xù)加熱過程中未見明顯質(zhì)量變化，保持在99%以上。因此，微膠囊化后的肉豆蔻精油的熱穩(wěn)定性得到顯著提高。

2.3.2 肉豆蔻精油及包埋精油成分含量的變化 由表3可以看出，12h后肉豆蔻精油主要成分發(fā)生明顯變化，保留時間在12min以前的所有成分均已揮發(fā)或由于受熱遭到破壞，而包埋后的精油（表4）在連續(xù)加熱12h后主要成分基本維持不變，說明包埋后的精油成分更加穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境影響。由圖4可知，加熱條件下未包埋的精油中α-松油醇損失顯著，從127.96mg/g減少到63.98mg/g，減少了50%，而包埋后精油α-松油醇只減少了5%左右。加熱過程中精油中低沸點(diǎn)的成分損失比高沸點(diǎn)損失的速度更快，而相對含量較高、沸點(diǎn)高的成分，雖然也有損失，但損失速度比較慢，從而在剩余成分中的相對含量反而比之前更高。其他更高沸點(diǎn)成分，如黃樟素等，由于相對含量本身就比較低，加熱過程中又有部分損失，故相對含量變化不大。

3 結(jié)論

本研究以辛烯基琥珀酸淀粉酯/麥芽糊精為復(fù)合壁材，利用噴霧干燥法制備肉豆蔻精油微膠囊，其精油包埋率及保留率分別達(dá)到99.28%和88.15%，包埋效果好，明顯高于傳統(tǒng)的β-環(huán)糊精分子包合法。噴霧干燥法微囊化工藝過程簡單，在短時間內(nèi)完成了對熱敏性物料的包埋，非常利于工業(yè)化生產(chǎn)，同時制備的肉豆蔻精油微膠囊熱穩(wěn)定得到明顯提高。該方法解決了肉豆蔻精油穩(wěn)定性和水溶性差，在制劑中易揮發(fā)，性質(zhì)不穩(wěn)定，遇光、熱易氧化分解的問題，為肉豆蔻精油進(jìn)一步產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)提供了研究基礎(chǔ)?！?/p>

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